Моделирование технологических процессов в машиностроении

В.А. ШИБАНОВ
Научный руководитель – А.П. ШИБАНОВ, д.т.н.
Рязанский институт (филиал)
Московского государственного открытого университета
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В МАШИНОСТРОЕНИИ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ GERT
Предлагается метод расчета времени выполнения технологических процессов в машиностроении при изготовлении
деталей и сборочных единиц с использованием обобщенных сетей GERT и системы имитационного моделирования.
Система автоматизации проектирования технологических процессов в машиностроении должна обеспечивать быстрый переход на новые технологические процессы в связи с изменением производственных заданий. При изменении конструктивных параметров детали технологическая система должна количественно и
качественно переналаживаться в сжатые сроки при минимальных затратах. В машиностроении наибольшее
распространение получила разработка типовых технологических процессов. Унификация конструктивных
элементов деталей и сборочных единиц заключается в системном подходе к формированию групп элементов по их геометрическим, точностным, технологическим признакам, выделению ограниченного числа типовых представителей этих групп на основе статистического анализа. При формировании групп деталей
учитывают: общность обрабатываемых поверхностей, их точность и шероховатость, однородность материала заготовок, близость их размеров, позволяющая обрабатывать детали на одном и том же оборудовании в
однотипных приспособлениях. Создается абстрактное описание наиболее сложной детали в группе, которой
в действительности может и не существовать. Обработка различных деталей отличается по трудоемкости и
времени, например из-за различия скорости и глубины резания, используемого материала, качества режущего инструмента и т.п.
Процесс изготовления деталей и их сборки можно представить через последовательность выполняемых
операций с учетом отношений предшествования. В общем случае время выполнения каждой операции характеризуется случайной величиной с известным законом распределения, а переходы от операции к операции могут носить вероятностный характер. При рассмотрении альтернативных вариантов проектов технологических процессов в машиностроении весьма важно получить более точные оценки вероятности выполнения работ в заданные сроки.
Для оценки нормативных времен в машиностроении с середины 60-х годов используется графоаналитическая система GERT [1, 2]. Однако ее широкому распространению мешали: малая размерность моделей,
отсутствие методов нахождения распределений выходной величины и невозможность учета отношений
предшествования, что не позволяло моделировать процессы сборки. В работах [3 ,4] изложены новые результаты, позволяющие получить точное распределение для выхода GERT-сети и решить проблему размерности моделей.
В данной работе предлагается на основе представления обобщенной системой GERT технологических
процессов изготовления деталей широкой номенклатуры с формированием групп элементов моделировать
как процессы изготовления деталей, так и процессы сборки. Поскольку при использовании обобщенных
сетей GERT для каждого процесса изготовления детали известно распределение времени его выполнения, то
время процесса сборки может быть найдено через распределение максимальной из нескольких случайных
величин. Таким образом, мы имеем систему сетевого планирования, в которой отдельные операции характеризуются произвольными случайными величинами. Обобщенная система GERT имеет интерфейс со средствами имитационного моделирования, реализованными на основе сетевого процессно-ориентированного
подхода [5]. Это позволяет моделировать возникающие при изготовлении деталей и сборке изделий процессы с очередями.
Использование обобщенной системы GERT в машиностроении позволяет выполнить с большей, чем до
настоящего времени, точностью оценку нормативных времен выполнения технологических процессов с учетом времени разброса при выполнении отдельных операций. Кроме того, такие оценки могут быть получены
и для более сложных процессов, в которых операции выполняются параллельно, в частности для процессов
сборки изделий.
Список литературы
1.
Pritsker A.A. B., Whitehouse G.E. GERT: Graphical Evaluation and Review Technique. Part I // The Journal of Industrial
Engineering (May 1966).
2.
Филлипс Д., Гарсиа-Диас А. Методы анализа сетей. М.: Мир, 1984.
3.
Корячко В.П., Шибанов А.П., Шибанов В.А. Численный метод нахождения закона распределения выходных величин GERT-сети //Информационные технологии, № 7, 2001, С.16-21.
4.
Шибанов А.П. Нахождение плотности распределения времени исполнения GERT-сети на основе эквивалентных
упрощающих преобразований // Автоматика и телемеханика, № 2. 2003. С. 117-126.
5.
Шибанов А.П. Разработка программного обеспечения для моделирования локальных сетей Ethernet // Программирование, 2002. № 6. С. 62-71.